[发明专利]一种缓凝型葡萄糖酸钠的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种缓凝型葡萄糖酸钠的制备方法。

背景技术

葡萄糖酸钠作为缓凝剂广泛应用于混凝土方面。葡萄糖酸钠作为羟基羧酸类缓凝剂与高效减水剂复合使用，可增加混凝土的可塑性和强度，且有阻滞作用（即推迟混凝土的最初与最终凝固时间）。水泥的凝结取决于C₃A与石膏水化作用后反应物彼此交叉搭接所形成的网络结构。水化初期，由于葡萄糖酸钠降低了溶液表面张力，溶液对颗粒的润湿能力增强，颗粒的水化活点增多，促进了C₃A的溶解，同时葡萄糖酸钠与Ca²⁺的络合,使溶液中Ca²⁺浓度降低，加速石膏溶解析出SO₄^2-，促进了AFt的形成；由于AFt（钙矾石）的桥架作用，促进浆体凝结；另一方面葡萄糖酸钠吸附于颗粒表面，抑制了C₃A、C₃S的水化、新生晶相生长，同时强吸附作用形成了表面水化隔膜，使颗粒间接触点变少，减弱了颗粒间的搭桥，从而延长凝结时间。

现有技术中，生产葡萄糖酸钠的主要方法有：生物发酵法、电解氧化法、均相化学氧化法和多相催化氧化法。其中以生物发酵法和多相催化氧化法为主，但是采用生物发酵法制备的葡萄糖酸钠纯度不高，杂质多；采用多相催化氧化法存在的问题是反应时间长，成本高和催化剂贵金属含量高且易失活。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反应时间短、生产效率高、生产成本低及催化剂稳定且可循环使用的缓凝型葡萄糖酸钠的制备方法。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：

一种缓凝型葡萄糖酸钠的制备方法，包括以下步骤：葡萄糖溶液在悬浮有活性碳为载体的Pd-Bi催化剂的碱性溶液中与含氧气体接触反应生成葡萄糖酸钠；当反应物中残糖含量小于或等于2%时，结束反应，采用袋式过滤器在负压条件下将物料中的催化剂和其他杂质过滤掉，得到浓度为0.01M-2M的葡萄糖酸钠溶液。

进一步，碱性溶液为离子膜的氢氧化钾或氢氧化钠，或者为类似碱性溶液。

进一步，葡萄糖溶液浓度为0.01M-2M（mol/L），该浓度有利于提高效率，如果浓度低于该浓度，则影响反应速率，如果浓度高于该浓度，则与氧接触不充分，反应速率低。

进一步，催化剂与葡萄糖质量比为0.005-0.02:1，该范围内的质量比有利于提高葡萄糖的转化率，提高效率，节约成本。

进一步，碱性溶液的pH值为8-9，在该范围内的pH值使反应的转化率达到最佳。

进一步，含氧气体为空气，将葡萄糖溶液喷射与空气接触，喷射速度为100-2000 ml·min^-1，在该喷射速度范围，葡萄糖溶液与氧气的接触效果更好。

进一步，葡萄糖选择氧化反应的反应温度为35℃-80℃，该反应温度范围有利于提高转化率。

进一步，反应时间为0.5h-20h，在该反应时间范围内可以达到较佳的转化率，可以提高反应效率。

进一步，反应压力为1-4Mpa，在该反应压力下，可以达到较佳的转化率。

进一步，催化剂以活性炭为载体，质量百分数为0.1-10%的Pd作为活性组分，质量百分数为0.01-5%Bi作为助催化剂，并且制备过程中Pd和Bi的负载顺序为先Bi后Pd，在该范围内，催化剂活性较佳。

采用上述方案后，本发明利用活性炭（C）为负载的金属钯（Pd）和铋（Bi）催化剂（Pd-Bi/C催化剂）对葡萄糖的选择催化氧化作用，将葡萄糖在转化为葡萄糖酸，然后采用碱性溶液中和而得到葡萄糖酸钠。

葡萄糖在Pd-Bi/C催化剂作用下的氧化是依据氧化脱氢机理进行的，其中铋作为助催化剂，其作用是避免钯表面的深度氧化，其次是铋抑制了反应物在钯上的不可逆吸附，因而使得Pd-Bi/ C具有高活性，从而提高了反应速率，延长了催化剂的使用寿命，增加了催化剂的循环次数，降低的催化剂的使用成本；而且在一定的压力下，采用了溶液喷射与空气接触的方法，增加了气-固-液的有效接触面积，提高了葡萄糖酸钠的转化率，从而提高了生产效率，缩短了反应时间，大大的降低了生产成本。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作详细的说明。

实施例1